JPH07213091A - 電気自動車用電力変換装置の冷却方法 - Google Patents
電気自動車用電力変換装置の冷却方法Info
- Publication number
- JPH07213091A JPH07213091A JP6004328A JP432894A JPH07213091A JP H07213091 A JPH07213091 A JP H07213091A JP 6004328 A JP6004328 A JP 6004328A JP 432894 A JP432894 A JP 432894A JP H07213091 A JPH07213091 A JP H07213091A
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- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- cooling
- semiconductor element
- cooling fan
- conversion device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 冷却ファンの運転のために消費される電気エ
ネルギーを節約し、冷却ファンの騒音を低減することの
できる電気自動車用電力変換装置の冷却方法を提供する
ことを目的とする。 【構成】 電気自動車用モータを制御する電力変換装置
の半導体素子１の冷却方法において、半導体素子１の取
り付けられた放熱フィン２の温度Ｔfを検出し、その温
度Ｔfがある設定値Ｔfmax以下の場合、冷却風速を制御
することを特徴とする。
ネルギーを節約し、冷却ファンの騒音を低減することの
できる電気自動車用電力変換装置の冷却方法を提供する
ことを目的とする。 【構成】 電気自動車用モータを制御する電力変換装置
の半導体素子１の冷却方法において、半導体素子１の取
り付けられた放熱フィン２の温度Ｔfを検出し、その温
度Ｔfがある設定値Ｔfmax以下の場合、冷却風速を制御
することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車駆動用のモ
ータを制御する電力変換装置の冷却方法に関する。
ータを制御する電力変換装置の冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、モータを制御するチョッパー回路
又はインバータ回路等の電力変換装置に用いられる半導
体素子には放熱フィンが設けられているが、定常負荷時
と過負荷時とでは熱損失が異なるため、過負荷時には、
その接合部温度が上昇する。
又はインバータ回路等の電力変換装置に用いられる半導
体素子には放熱フィンが設けられているが、定常負荷時
と過負荷時とでは熱損失が異なるため、過負荷時には、
その接合部温度が上昇する。
【０００３】例えば、図２に示すように、半導体素子の
熱損失が、定常負荷時のＱ1から、過負荷時のＱ2へと変
化するとき、これに応じて、接合部温度は、Ｔj1からＴ
j2へ上昇する。但し、過負荷時間はΔｔ1とする。ここ
で、接合部温度Ｔj1，Ｔj2は、次式で表される。
熱損失が、定常負荷時のＱ1から、過負荷時のＱ2へと変
化するとき、これに応じて、接合部温度は、Ｔj1からＴ
j2へ上昇する。但し、過負荷時間はΔｔ1とする。ここ
で、接合部温度Ｔj1，Ｔj2は、次式で表される。
【０００４】Ｔj1＝Ｔ0＋（Ｒj-f＋Ｒf）×Ｑ1 Ｔj2＝Ｔj1＋（Ｒj-f’＋Ｒf’）×（Ｑ2−Ｑ1）
【０００５】但し、Ｔj1，Ｔj2は接合部温度（℃）、Ｔ
0は周囲温度（℃）、Ｑ1は定常負荷時の半導体素子の熱
損失（Ｗ）、Ｑ2は過負荷時の半導体素子の熱損失
（Ｗ）、Ｒj-fは半導体素子から放熱フィンまでの定常
熱抵抗（℃／Ｗ）、Ｒfは放熱フィンの定常熱抵抗（℃
／Ｗ）、Ｒj-f’はΔｔ1時間後の半導体素子から放熱フ
ィンまでの過渡熱抵抗（℃／Ｗ）、Ｒf’はΔｔ1時間後
の放熱フィンの過渡熱抵抗（℃／Ｗ） Δｔ1は過負荷時間である。
0は周囲温度（℃）、Ｑ1は定常負荷時の半導体素子の熱
損失（Ｗ）、Ｑ2は過負荷時の半導体素子の熱損失
（Ｗ）、Ｒj-fは半導体素子から放熱フィンまでの定常
熱抵抗（℃／Ｗ）、Ｒfは放熱フィンの定常熱抵抗（℃
／Ｗ）、Ｒj-f’はΔｔ1時間後の半導体素子から放熱フ
ィンまでの過渡熱抵抗（℃／Ｗ）、Ｒf’はΔｔ1時間後
の放熱フィンの過渡熱抵抗（℃／Ｗ） Δｔ1は過負荷時間である。
【０００６】また、半導体素子を可制御の状態とするた
めには、接合部温度Ｔjを最高使用温度Ｔjmax以下の状
態で使用しなければならないため、Ｔj≦Ｔjmaxとなる
ような、ＲfとＲf’をその他の値から算出し（Ｒf’は
過負荷時間Δｔ1におけるＴjの許容上昇値を何℃とする
かにより決定）、この放熱フィンの構造と、一次冷却方
式では、放熱フィンに、二次冷却方式では一次冷却媒体
の熱交換器に、それぞれ必要な冷却風速を決定する。
めには、接合部温度Ｔjを最高使用温度Ｔjmax以下の状
態で使用しなければならないため、Ｔj≦Ｔjmaxとなる
ような、ＲfとＲf’をその他の値から算出し（Ｒf’は
過負荷時間Δｔ1におけるＴjの許容上昇値を何℃とする
かにより決定）、この放熱フィンの構造と、一次冷却方
式では、放熱フィンに、二次冷却方式では一次冷却媒体
の熱交換器に、それぞれ必要な冷却風速を決定する。
【０００７】通常、放熱フィンの熱抵抗を一定に保つた
め、放熱フィン又は熱交換器には冷却ファンによって常
時一定の冷却風が供給される。
め、放熱フィン又は熱交換器には冷却ファンによって常
時一定の冷却風が供給される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来のように、放熱フ
ィンの熱抵抗を一定に保つため、冷却ファンを常時運転
する方式は、電力変換装置の半導体素子が発生する熱損
失と周囲温度が設計条件満たしていれば、半導体素子の
接合部温度を常に許容値以下に保つことができる。
ィンの熱抵抗を一定に保つため、冷却ファンを常時運転
する方式は、電力変換装置の半導体素子が発生する熱損
失と周囲温度が設計条件満たしていれば、半導体素子の
接合部温度を常に許容値以下に保つことができる。
【０００９】しかし、電気自動車用の電力変換装置に、
この冷却方式を採用した場合、次に示すような問題を生
じる。
この冷却方式を採用した場合、次に示すような問題を生
じる。
【００１０】（１）通常、電気自動車は、制御装置の電
源や冷却ファン等の運転を全て走行用の蓄電池から供給
される電気エネルギーによって行っているため、１充電
当たりの走行距離を伸ばすことを考えると、冷却ファン
の為に消費される電気エネルギーを無視できない。
源や冷却ファン等の運転を全て走行用の蓄電池から供給
される電気エネルギーによって行っているため、１充電
当たりの走行距離を伸ばすことを考えると、冷却ファン
の為に消費される電気エネルギーを無視できない。
【００１１】（２）通常、冷却ファンは、制御装置の電
源投入と同時に運転が開始されるため、車両が一旦停止
した場合や軽負荷の低速走行の場合には、冷却ファンの
騒音が気になる。
源投入と同時に運転が開始されるため、車両が一旦停止
した場合や軽負荷の低速走行の場合には、冷却ファンの
騒音が気になる。
【００１２】本発明は、上記従来技術に鑑みてなされた
ものであり、冷却ファンの運転のために消費される電気
エネルギーを節約し、冷却ファンの騒音を低減すること
のできる電気自動車用電力変換装置の冷却方法を提供す
ることを目的とする。
ものであり、冷却ファンの運転のために消費される電気
エネルギーを節約し、冷却ファンの騒音を低減すること
のできる電気自動車用電力変換装置の冷却方法を提供す
ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の構成は電気自動車用モータを制御する電力変換装
置の半導体素子の冷却方法において、前記半導体素子の
取り付けられた放熱フィンの温度を検出し、その温度が
ある設定値以下の場合、冷却風速を制御することを特徴
とする。
発明の構成は電気自動車用モータを制御する電力変換装
置の半導体素子の冷却方法において、前記半導体素子の
取り付けられた放熱フィンの温度を検出し、その温度が
ある設定値以下の場合、冷却風速を制御することを特徴
とする。
【００１４】
【作用】放熱フィンの温度がある設定値以下の場合、放
熱フィンに対する冷却風速が、制御されるため、冷却風
速を生じさせるエネルギーが減少し、これにより、電気
自動車の１充電当たりの走行距離を延長させることがで
きる。
熱フィンに対する冷却風速が、制御されるため、冷却風
速を生じさせるエネルギーが減少し、これにより、電気
自動車の１充電当たりの走行距離を延長させることがで
きる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。図１に本発明の一実施例を示
す。
参照して詳細に説明する。図１に本発明の一実施例を示
す。
【００１６】同図に示すように、電気自動車用モータを
制御する電力変換装置の半導体素子１には放熱フィン２
が取り付けられると共に、放熱フィン２に対し冷却風を
供給する冷却ファン３及びその制御装置４が設けられて
いる。電力変換装置としては、例えば、チョッパー回
路、インバータ回路等が考えられる。
制御する電力変換装置の半導体素子１には放熱フィン２
が取り付けられると共に、放熱フィン２に対し冷却風を
供給する冷却ファン３及びその制御装置４が設けられて
いる。電力変換装置としては、例えば、チョッパー回
路、インバータ回路等が考えられる。
【００１７】更に、本実施例では、放熱フィン２の温度
Ｔfを検出し、この温度ＴfがＴfmax以下を保つように、
冷却ファン制御装置４に対する風速指令を演算する演算
回路５を設けている。
Ｔfを検出し、この温度ＴfがＴfmax以下を保つように、
冷却ファン制御装置４に対する風速指令を演算する演算
回路５を設けている。
【００１８】演算回路５は、予め設定されたＴfmaxに対
し、放熱フィンの温度ＴfがＴfmax以下の場合、次のよ
うに冷却風速を制御する。ここで、時刻ｔ0において、
半導体素子が熱損失Ｑ0発生するような負荷で動作して
いた時に、放熱フィン温度がＴf0であったとする。
し、放熱フィンの温度ＴfがＴfmax以下の場合、次のよ
うに冷却風速を制御する。ここで、時刻ｔ0において、
半導体素子が熱損失Ｑ0発生するような負荷で動作して
いた時に、放熱フィン温度がＴf0であったとする。
【００１９】そして、時刻ｔ0からΔｔ1時間だけ、半導
体素子１に許容される最大熱損失Ｑ mを発生するような
最大負荷で動作させた場合の接合部温度Ｔjmは、次のよ
うになる。 Ｔjm＝Ｔf0＋Ｒj-f×Ｑm＋Ｒf’×（Ｑm−Ｑ0）
体素子１に許容される最大熱損失Ｑ mを発生するような
最大負荷で動作させた場合の接合部温度Ｔjmは、次のよ
うになる。 Ｔjm＝Ｔf0＋Ｒj-f×Ｑm＋Ｒf’×（Ｑm−Ｑ0）
【００２０】但し、Ｒj-fは半導体素子から放熱フィン
までの熱抵抗（℃／Ｗ）、（Δｔ1時間では熱抵抗は飽
和すると考える） Ｒf’はΔｔ1時間後の放熱フィンの過渡熱抵抗（℃／
Ｗ）である。（冷却風が最大の場合の値とする）
までの熱抵抗（℃／Ｗ）、（Δｔ1時間では熱抵抗は飽
和すると考える） Ｒf’はΔｔ1時間後の放熱フィンの過渡熱抵抗（℃／
Ｗ）である。（冷却風が最大の場合の値とする）
【００２１】従って、接合部温度の上限をＴjmaxとすれ
ば、最大負荷でΔｔ1時間安全に動作させるために許容
される、Ｔf0は次式で示される。 Ｔf0＝Ｔjmax−｛Ｒj-f×Ｑm＋Ｒf’×（Ｑm−Ｑ0）｝
ば、最大負荷でΔｔ1時間安全に動作させるために許容
される、Ｔf0は次式で示される。 Ｔf0＝Ｔjmax−｛Ｒj-f×Ｑm＋Ｒf’×（Ｑm−Ｑ0）｝
【００２２】ここで、最悪条件を考慮し、Ｑ0＝０とす
れば、次式が導かれる。 Ｔfmax＝Ｔjmax−（Ｒj-f＋Ｒf’）×Ｑm そこで、放熱フィン２の温度ＴfがＴfmax以下の場合
は、次式に応じて、放熱フィン２の熱抵抗を増加させる
ように、冷却風を減少させるように制御する。
れば、次式が導かれる。 Ｔfmax＝Ｔjmax−（Ｒj-f＋Ｒf’）×Ｑm そこで、放熱フィン２の温度ＴfがＴfmax以下の場合
は、次式に応じて、放熱フィン２の熱抵抗を増加させる
ように、冷却風を減少させるように制御する。
【数１】
【００２３】このように、本実施例では、電気自動車駆
動用モータを制御する電力変換装置の半導体素子１に取
り付けられた放熱フィン２の温度Ｔfを検出し、その温
度Ｔfが設定値Ｔfmax以下の場合、その温度Ｔfに応じて
冷却風速を減少させるように制御する。このため、放熱
フィン２の温度Ｔfが設定値Ｔfmax以下の場合、冷却フ
ァン３を駆動する電力消費を減少させ、電気自動車の１
充電当たりの走行距離を延長させることが可能となり、
騒音の低減も可能となる。
動用モータを制御する電力変換装置の半導体素子１に取
り付けられた放熱フィン２の温度Ｔfを検出し、その温
度Ｔfが設定値Ｔfmax以下の場合、その温度Ｔfに応じて
冷却風速を減少させるように制御する。このため、放熱
フィン２の温度Ｔfが設定値Ｔfmax以下の場合、冷却フ
ァン３を駆動する電力消費を減少させ、電気自動車の１
充電当たりの走行距離を延長させることが可能となり、
騒音の低減も可能となる。
【００２４】また、放熱フィン２の温度Ｔfが設定値Ｔ
fmaxを越える場合には、冷却ファン３により供給される
冷却風を最大とし、接合部温度が最大使用温度以下とな
るようにする。尚、上記実施例においては、半導体素子
の負荷パターンは、熱損失Ｑ0から最大熱損失Ｑmに変化
していたが、本発明はこれに限るものではなく、任意の
負荷パターンにも対応できるものである。
fmaxを越える場合には、冷却ファン３により供給される
冷却風を最大とし、接合部温度が最大使用温度以下とな
るようにする。尚、上記実施例においては、半導体素子
の負荷パターンは、熱損失Ｑ0から最大熱損失Ｑmに変化
していたが、本発明はこれに限るものではなく、任意の
負荷パターンにも対応できるものである。
【００２５】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明では、電気自動車用モータを制御する
電力変換装置の半導体素子に取り付けられた放熱フィン
の温度を検出し、その温度が設定値の場合、冷却風速を
制御することにより、冷却ファンを駆動する電力消費を
減少させ、電気自動車の１充電当たりの走行距離を延長
させることが可能となり、騒音の低減も可能となる。
たように、本発明では、電気自動車用モータを制御する
電力変換装置の半導体素子に取り付けられた放熱フィン
の温度を検出し、その温度が設定値の場合、冷却風速を
制御することにより、冷却ファンを駆動する電力消費を
減少させ、電気自動車の１充電当たりの走行距離を延長
させることが可能となり、騒音の低減も可能となる。
【図１】本発明の一実施例に係る電気自動車用電力変換
装置の冷却方法を実施するために使用する装置構成図で
ある。
装置の冷却方法を実施するために使用する装置構成図で
ある。
【図２】半導体素子の負荷パターンと結合部温度を示す
グラフである。
グラフである。
１ 半導体素子 ２ 放熱フィン ３ 冷却ファン ４ 冷却ファン制御装置 ５ 演算回路
Claims (1)
- 【請求項１】 電気自動車用モータを制御する電力変換
装置の半導体素子の冷却方法において、前記半導体素子
の取り付けられた放熱フィンの温度を検出し、その温度
がある設定値以下の場合、冷却風速を制御することを特
徴とする電気自動車用電力変換装置の冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6004328A JPH07213091A (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 電気自動車用電力変換装置の冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6004328A JPH07213091A (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 電気自動車用電力変換装置の冷却方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07213091A true JPH07213091A (ja) | 1995-08-11 |
Family
ID=11581388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6004328A Withdrawn JPH07213091A (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 電気自動車用電力変換装置の冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07213091A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10334760B4 (de) * | 2003-04-03 | 2006-03-16 | Hitachi, Ltd. | Kühlungssystem für Elektromotor und Kühlungssteuerungsverfahren |
| US20110118917A1 (en) * | 2009-11-17 | 2011-05-19 | Hyundai Motor Company | Method for controlling cooling of power converter for hybrid electric vehicle |
| DE102012210760A1 (de) * | 2012-06-25 | 2014-01-02 | Kaco New Energy Gmbh | Verfahren zur Funktionskontrolle eines Kühlsystems eines Wechselrichters und Wechselrichter |
| TWI475928B (zh) * | 2007-03-19 | 2015-03-01 | Panasonic Corp | 熱射線式無線發射器和無線接收器 |
-
1994
- 1994-01-20 JP JP6004328A patent/JPH07213091A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10334760B4 (de) * | 2003-04-03 | 2006-03-16 | Hitachi, Ltd. | Kühlungssystem für Elektromotor und Kühlungssteuerungsverfahren |
| TWI475928B (zh) * | 2007-03-19 | 2015-03-01 | Panasonic Corp | 熱射線式無線發射器和無線接收器 |
| US20110118917A1 (en) * | 2009-11-17 | 2011-05-19 | Hyundai Motor Company | Method for controlling cooling of power converter for hybrid electric vehicle |
| US8380377B2 (en) * | 2009-11-17 | 2013-02-19 | Hyundai Motor Company | Method for controlling cooling of power converter for hybrid electric vehicle |
| DE102012210760A1 (de) * | 2012-06-25 | 2014-01-02 | Kaco New Energy Gmbh | Verfahren zur Funktionskontrolle eines Kühlsystems eines Wechselrichters und Wechselrichter |
| EP2680682B1 (de) | 2012-06-25 | 2017-08-16 | KACO new energy GmbH | Verfahren zur Funktionskontrolle eines Kühlsystems eines Wechselrichters und Wechselrichter |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010403 |